2016-2017學(xué)年高中物理第3章交變電流第2節(jié)交變電流是怎樣產(chǎn)生的學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)魯科版選修.docx

交變電流是怎樣產(chǎn)生的(建議用時(shí)：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1如圖3210(a)所示為演示交變電流產(chǎn)生的裝置圖，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，正確的說(shuō)法是()圖3210(a)A線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，指針左右擺動(dòng)兩次B圖示位置為中性面，線圈中無(wú)感應(yīng)電流C圖示位置ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍bD線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁通量變化率為零【解析】線圈在磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電路中產(chǎn)生做周期性變化的交變電流，線圈經(jīng)過(guò)中性面時(shí)電流改變方向，線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，有兩次通過(guò)中性面，電流方向改變兩次，指針左右擺動(dòng)一次，故A錯(cuò)線圈處于圖示位置時(shí)，線圈與中性面垂直，感應(yīng)電流最大，ab邊向右運(yùn)動(dòng)，由右手定則得，ab邊的感應(yīng)電流方向?yàn)閍b，故B錯(cuò)、C對(duì)線圈平面與磁感線平行時(shí)，磁通量的變化率最大故D錯(cuò)【答案】C2(多選)(2016唐山檢測(cè))一矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向、并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化情況如圖3210所示，則()圖3210At1時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零Bt2時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零Ct3時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量變化率為零Dt4時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量變化率為零【解析】t1時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大；t2時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；t3時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大；t4時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，選項(xiàng)A、D正確【答案】AD3(多選)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e10sin 20t V，則下列說(shuō)法正確的是()At0時(shí)，線圈平面位于中性面Bt0時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大Ct0時(shí)，導(dǎo)線切割磁感線的有效速率最大Dt0.4 s時(shí)，e有最大值10 V【解析】由電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式知，計(jì)時(shí)是從線圈位于中性面時(shí)開(kāi)始的，所以t0時(shí)，線圈平面位于中性面，磁通量為最大，但此時(shí)導(dǎo)線速度方向與磁感線平行，切割磁感線的有效速率為零，故A、B正確，C錯(cuò)誤當(dāng)t0.4 s時(shí)，e10sin 20t10sin(200.4)V0，D錯(cuò)誤【答案】AB4.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，如圖3211所示，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為50 V，那么該線圈由圖所示位置轉(zhuǎn)過(guò)30時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為()圖3211A50 VB25VC25 VD10 V【解析】由題意可知：線圈從題圖所示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表示為eEm cos t，轉(zhuǎn)過(guò)30時(shí)，eEm cos 3050V25V，故B正確【答案】B5某交流發(fā)電機(jī)給燈泡供電，產(chǎn)生正弦式交變電流的圖象如圖3212所示，下列說(shuō)法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870056】圖3212A交變電流的頻率為0.02 HzB交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i5 cos(50t) AC在t0.01 s時(shí)，穿過(guò)交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量為零D1 s末線圈平面與磁感線垂直，感應(yīng)電流最大【解析】從題圖中可得該交變電流的周期為0.02 s，頻率為50 Hz.交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i5 cos(100t)A.在t0.01 s時(shí)，感應(yīng)電流最大，穿過(guò)交流發(fā)電機(jī)線圈的磁通量為零.1 s末線圈平面與磁感線平行，感應(yīng)電流最大故正確選項(xiàng)為C.【答案】C6欲增大交流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而不改變頻率，下面措施中不能采用的是()A增大轉(zhuǎn)速B增大磁感應(yīng)強(qiáng)度C增加線圈匝數(shù)D增大線圈的包圍面積【解析】設(shè)線圈匝數(shù)為N，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈圍成的面積為S，角速度為，轉(zhuǎn)速為n(轉(zhuǎn)/秒)，由EmNBSNBS2n，又由頻率f/2n，可知B、C、D項(xiàng)只改變Em大小，沒(méi)改變頻率，而A項(xiàng)改變了頻率，故選A.【答案】A7(2016青島模擬)如圖3213所示的電路中，A是熔斷電流I02 A的保險(xiǎn)絲，R是可變電阻，交流電源的內(nèi)電阻不計(jì)，其電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律是e220sin 314t(V)為了不使保險(xiǎn)絲熔斷，可變電阻的阻值應(yīng)該大于() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870057】圖3213A110 B110 C220 D220 【解析】該交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為UV220 V，故可變電阻的最小阻值Rmin 110 .【答案】B8如圖3214所示，一半徑為r10 cm的圓形線圈共100匝，在磁感應(yīng)強(qiáng)度BT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸線OO以n600 r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至中性面位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)圖3214(1)寫出線圈內(nèi)所產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)求線圈從圖示位置經(jīng)s時(shí)的電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值【解析】(1)當(dāng)線圈從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為eEm sin t其中210 rad/s20 rad/s峰值EmNBS1000.1220V100 V所以e100sin 20t(V)(2)當(dāng)ts時(shí)，由e100 sin 20t(V)得：e100 sin(20)V50V.【答案】(1)e100 sin 20t(V)(2)50V能力提升9(多選)(2016寶雞質(zhì)檢)如圖3215所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的正弦式交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生的正弦式交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦式交流電的說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870058】圖3215A在圖中t0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零B線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為32C交流電a的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e10 sin 5t(V)D交流電b的電動(dòng)勢(shì)最大值為5 V【解析】t0時(shí)刻電壓為零，穿過(guò)線圈的磁通量最大，磁通量的變化率為零，A項(xiàng)錯(cuò)由圖可知先后兩次周期之比為23，由轉(zhuǎn)速n得nanb32，故B項(xiàng)正確由圖可知交流電a的電動(dòng)勢(shì)最大值為10 V，5s1，由交流電的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式eEm sin t(V)(從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí))得，e10 sin 5t(V)，故C項(xiàng)正確交流電的電動(dòng)勢(shì)最大值EmnBS，角速度2n，由兩次轉(zhuǎn)速的比值可得，交流電b的電動(dòng)勢(shì)最大值為10 VV，故D項(xiàng)錯(cuò)【答案】BC10(多選)如圖3216所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2 .從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的感應(yīng)電流為1 A那么() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870059】圖3216A線圈消耗的電功率為4 WB線圈中感應(yīng)電流的有效值為2 AC任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e4cos tD任意時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為sin t【解析】線圈轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，線圈平面從與磁場(chǎng)方向平行開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)，電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為iImcos 601 AIm2 A，正弦交變電流有效值I A，B項(xiàng)錯(cuò)；線圈消耗的功率PI2R4 W，A項(xiàng)正確；由歐姆定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmImR4 V所以瞬時(shí)值表達(dá)式為e4cost，C項(xiàng)正確；通過(guò)線圈的磁通量msin tmsint，而EmBSm，故m，代入上式得sintsint，D錯(cuò)【答案】AC11如圖3217所示，一個(gè)小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)，其矩形線圈的長(zhǎng)度為a，寬度為b，共有n匝，總電阻為r，與線圈兩端相接觸的集流環(huán)上接有一個(gè)阻值為R的定值電阻，線圈以角速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁場(chǎng)方向垂直的對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，沿轉(zhuǎn)軸OO方向看去，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)沿逆時(shí)針?lè)较?，t0時(shí)刻線圈平面與磁感線垂直圖3217(1)表示出線圈經(jīng)過(guò)圖示位置時(shí)，通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向(2)寫出線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式(3)求線圈從t0位置開(kāi)始到轉(zhuǎn)過(guò)90的過(guò)程中的平均電動(dòng)勢(shì)(4)求線圈從t0位置開(kāi)始到轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)的瞬時(shí)電流【解析】(1)根據(jù)右手定則或楞次定律判斷可知，線圈中電流方向是badcb.故流過(guò)R的電流是自下而上 .(2)從中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，且最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EmnBab，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為enBabsin t.(3)Enn.(4)i.【答案】(1)自下而上(2)nBabsin t(3)(4)12如圖3218所示，一個(gè)電阻為R的金屬圓環(huán)放在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)與圓環(huán)所在的平面垂直，穿過(guò)圓環(huán)的磁通量隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，圖中的最大磁通量0和變化的周期T都是已知量求： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870060】圖3218(1)在一個(gè)周期T內(nèi)金屬環(huán)中產(chǎn)生的熱量(2)交變電流的有效值(3)在一個(gè)周期T內(nèi)通過(guò)金屬環(huán)某一橫截面的電荷量【解析】(1)0T/4時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E1，